一种热释电敏感元专用匹配电路的制作方法

本发明涉及热释电红外传感器技术领域，尤其涉及一种热释电敏感元专用匹配电路。

背景技术：

热电敏感元产生的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗不宜过大或过小，通常在10¹⁰～10¹⁴欧姆之间。传统的热释电红外传感器，是引入的n沟道结型场效应管接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换。如附图1所示：热释电敏感元p1一端连接至热释电红外传感器的地管脚，另一端与n沟道结型场效应晶体管jfet的栅极相连，n沟道结型场效应晶体管jfet的源极和漏极分别与热释电红外传感器的源极管脚和漏极管脚相连；通常在耗尽型结型场效应晶体管jfet的栅极和地管脚之间，连接有电阻r1，做为阻抗匹配用。

实际工作方式如图2所示：传统的热释电红外传感器的漏极管脚接电源vdd，地管脚接地gnd，源极管脚和gnd之间连接电阻r10；c10作为耦合电容，一端连接源极管脚，另一端连接后面的处理电路。

传统的热释电红外传感器的缺点是，所述的作为阻抗匹配用的电阻r1，阻值通常高达100g欧姆左右，成本很高；为节省成本，有时会省略所述的电阻r1。但所述的n沟道结型场效应晶体管jfet的输入阻抗工艺波动大，特别是随温度变化剧烈，甚至可能呈负值特性，出现不能工作的情况，严重影响了热释电红外传感器的性能，限制了热释电红外传感器的适用范围。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种热释电敏感元专用匹配电路，成本低，并具备良好的温度特性。

本发明的技术方案为：一种热释电敏感元专用匹配电路，为采用标准cmos工艺制作的集成电路，包括：

输入端、输出端、电源端、地端共4个端子；

第一电阻；

一个pmos管；

第二电阻；

所述的第一电阻的一端连接至所述的输入端；所述的pmos管的栅极与所述的第一电阻的另一端相连，所述的pmos管的漏极与所述的地端相连，所述的pmos管的源极与所述的第二电阻的一端相连，并连接至所述的输出端；所述的第二电阻的另一端与所述的电源端相连。

所述的第一电阻是n型掺杂电阻。

所述的pmos管的衬底可以连接至所述的pmos管的源极，也可以连接至所述的电源端。

所述的第一电阻与所述的地端形成寄生二极管。

所述的寄生二极管在正常工作时处于反偏状态。

本发明的有益效果是：

本发明具备非常高的输入阻抗，在很宽的温度范围内都能够与热释电敏感元形成良好的阻抗匹配；采用标准cmos工艺制作，芯片面积小，成本低。

附图说明

图1为传统的热释电红外传感器的等效线路图；

图2为传统的热释电红外传感器的应用线路图；

图3为本发明的一种热释电敏感元专用匹配电路的等效线路图；

图4为利用本发明电路的一种热释电红外传感器的示意图；

图中：1-输入端；2-输出端；3-电源端；4-地端；31-第一电阻；32-pmos管；33-第二电阻。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明内容做进一步说明。

如图3所示，本发明采用cmos工艺制作，包括：

输入端1、输出端2、电源端3、地端4共4个端子；

第一电阻31；

一个pmos管32；

第二电阻33；

所述的第一电阻31的一端连接所述的输入端1；所述的pmos管32的栅极与所述的第一电阻31的另一端相连，所述的pmos管32的漏极与所述的地端4相连，所述的pmos管32的衬底与所述的pmos管32的源极以及所述的第二电阻33的一端连接在一起，并连接至所述的输出端2；所述的第二电阻33的另一端与所述的电源端3相连；所述的cmos工艺是p衬底cmos工艺，所述的p衬底与所述的地端4相连。所述的第一电阻31是n阱电阻，n阱电阻与所述的p衬底形成的寄生二极管，一方面提高所述的输入端1的esd能力，另一方面，所述的寄生二极管的内阻也形成了本发明电路的输入阻抗。所述的寄生二极管在正常工作时处于反偏状态，其工作电流是该二极管的反向漏电流；在目前的cmos工艺水平下，所述的寄生二极管的反向漏电流，在25摄氏度下在10-15a左右，在90摄氏度下在10-12a左右；因此相比n沟道结型场效应晶体管jfet，本发明电路的输入阻抗随温度的变化小，不会出现负值特性，可以在很大的温度范围内与热释电敏感元形成良好的阻抗匹配。

所述的pmos管32的衬底也可以连接至所述的电源端3，但输出增益可能会降低。

如图4所示，利用本发明电路的一种热释电红外传感器，其外形、管脚与传统的热释电红外传感器相同，热释电敏感元p1的一端与本发明电路的输入端1相连，热释电敏感元p1的另一端与本发明电路的地端4相连，并连接至传感器的地管脚；本发明电路的电源端3连接至传感器的漏极管脚；本发明电路的输出端2连接至传感器的源极管脚。

与传统热释电红外传感器相比，利用本发明电路的热释电红外传感器在应用线路上并没有差异。在如图2所示的传统的热释电红外传感器的应用线路图中，可以直接“脚对脚”地替换其中的传统热释电红外传感器；更进一步的，还可以省略源极到gnd的电阻，进一步节省空间和成本。

上述实施例结合附图对本发明进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种热释电敏感元专用匹配电路，为采用标准CMOS工艺制作的集成电路，包括输入端、输出端、电源端、地端共4个端子；第一电阻；一个PMOS管；第二电阻；第一电阻的一端连接电路的输入端；PMOS管的栅极与第一电阻的另一端相连，PMOS管的漏极与电路的地端相连，PMOS管的源极与第二电阻的一端相连，并连接至电路的输出端；第二电阻的另一端与电路的电源端相连。本发明能提供性能稳定、特别是温度特性良好的，成本低廉的热释电敏感元专用匹配电路。

技术研发人员：徐雪珍
受保护的技术使用者：杭州福感微电子有限公司
技术研发日：2019.02.21
技术公布日：2019.04.30